CẤU TRÚC CỦA PROTEIN

Các loại liên kết trong phân tử protein:

 Liên kết peptid: -CO-NH-.

 Liên kết disulfur: –S-S-.

 Liên kết hydro: H (-NH-) và O (–CO-).

 Liên kết ion (liên kết muối, liên kết tĩnh điện): -COO- (aa acid) và –NH3+ (aa base).

 Tương tác kỵ nước (Van der Walls): Các gốc R.

86

Sự tạo thành liên kết Peptid

Các liên kết bình ổn cấu trúc của protein

1. Tĩnh điện/ion 3. Tương tác kỵ nước 2. Liên kết Hydrogen 4. Liên kết Disulfur

88

Cấu trúc bậc 1

 Cấu trúc bậc một của protein là do số lượng, loại và trình tự sắp xếp các acid amin trong chuỗi polypeptid tạo nên.

 Liên kết quyết định cấu trúc bậc 1 là liên kết peptid.

 Các protein khác nhau có cấu trúc bậc một khác nhau

Cấu trúc bậc hai

1. Cấu trúc xoắn  (Alpha helix)

2. Cấu trúc gấp nếp beta (-sheet)

90

Cấu trúc xoắn alpha (  -helix)

•Phổ biến trong protein.

•Liên kết H bình ổn cấu trúc bậc 2.

•Xoắn trái hiếm gặp trong tự nhiên!

Cấu trúc xoắn alpha

92

Gấp nếp Beta

 Cấu trúc gấp nếp Beta tạo thành từ

nhiều chuỗi beta sắp xếp cạnh nhau.

 Các chuỗi có thể song song hoặc đối song.

 Cấu trúc tấm đối song ổn định hơn.

Cấu trúc bậc ba

PHÂN TỬ MYOGLOBIN

NHÂN HEM

Tất cả các protein hình cầu có cấu trúc bậc 3.

Các phân tử protein

có cấu trúc bậc 2 bẻ và gập lại tạo cấu trúc không gian 3 chiều hình cầu.

Myoglobin là protein có trong tế bào cơ. Các liên kết sulfur, liên kết ion, tương tác kỵ

nước và cầu disulfur bình ổn cấu trúc bậc 3

94

Cấu trúc bậc 4

Phân tử Hemoglobin

iron-containing haem group

beta chain beta chain

alpha chain alpha chain

Chỉ các protein có từ 2 chuỗi.

Polypeptid trở lên mới có thể có cấu trúc bậc bốn.

Các liên kết ion, tương tác kỵ nước bình ổn cấu trúc bậc bốn.

Tính chất lý hóa của protein

 Tính chất lưỡng tính: Tùy theo pH môi trường mà protein tồn tại dưới dạng tích điện âm, dương hay trung hòa về điện.

 pH đẳng điện của protein là pH môi trường mà tại đó protein tồn tại dưới dạng trung hòa về điện.

 Tính hòa tan: Protein hình cầu tan trong nước hay dung dịch muối loãng tạo dung dịch keo. Dung dịch keo bền vững nhờ sự tích điện cùng dấu của các tiểu phân keo và lớp áo nước.

96

Tính chất lý hóa của protein

 Tính kết tủa: Loại bỏ lớp áo nước và trung hòa điện tích thì protein kết tủa.

 Sự biến tính: cấu trúc bậc 2, 3, 4 bị phá vỡ (các liên kết bị phá vỡ trừ liên kết peptid).

Chức năng sinh học của protein

 Vai trò cấu trúc

 Vai trò xúc tác: enzym

 Vai trò vận chuyển

 Vai trò bảo vệ

 Vai trò vận động

 Vai trò điều hòa

 Các vai trò khác

98

Hóa học Hemoglobin

HÙNG NGUYỄN, MD.

Đại cương

 Chức năng chính của hồng cầu.

 Vận chuyển O2 từ phổi tới mô.

 Vận chuyển CO2 từ mô tới phổi.

 Hồng cầu đảm nhận được chức năng này nhờ có hemoglobin (Hb).

 Hb chiếm 34% hồng cầu, #15g/ 100ml.

100

Đại cương

 Hemoglobin (Hb) là protein tạp, TLPT #64.000.

 Cấu trúc gồm 2 phần:

 Nhóm ngoại: Hem.

 Protein: Globin.

 Tổng hợp Hb bắt đầu từ các tiền nguyên hồng cầu.

 65% ở giai đoạn nguyên hồng cầu.

 35% ở giai đoạn hồng cầu lưới.

Tổng hợp Hemoglobin

102

Cấu trúc Hem

• Protoporphyrin IX kết hợp với Fe++.

• Pyrol  Porphin  Porphyrin.

• Sắt liên kết với 4 vòng pyrol qua 4 nguyên tử N.

• Liên kết thứ 5 với His đoạn xoắn F8.

• Liên kết thứ 6 với Oxy khi Hb mang oxy (Oxy nằm giữa Sắt

Globin

 Quyết định tính chủng loài của Hb.

 Mỗi chuỗi có 8 đoạn xoắn, ký hiệu từ A đến H, xoắn alpha quay phải, chiếm 70%.

 Các đoạn gấp khúc giữa các đoạn xoắn.

 Mỗi chuỗi có cấu trúc bậc 3 hoàn chỉnh. Sự tổ hợp của 4 chuỗi tạo cấu trúc bậc 4.

 Các chuỗi globin có chỗ lõm giữa, nhân hem được vùi trong đó.

 Deoxyhemoglobin còn gắn 2-3 DPG ở khoảng trống

trung tâm. 104

Tổng hợp globin

 Các loại globin khác nhau kết hợp với hem tạo thành các hemoglobin khác nhau.

 Globin gồm 4 chuỗi/1 phân tử Hb.

 Globin gồm 2 loại:

 Loại beta gồm 146 aa: , g, d và e. - cluster (các gen , g, d và e globin ) trên nhánh ngắn của NST 11

 Loại alpha gồm 141 aa:  và z. - cluster (các gen  và z globin) trên nhánh ngắn của NST 16

Globin gene clusters

106

Tổng hợp globin

Tổng hợp Globin bắt đầu từ tuần thứ 3 của thai kỳ

 Phôi thai:

Hemoglobin Gower I ( z2e2).

Hemoglobin Portland ( z2g2).

Hemoglobin Gower II (2e2).

 Bào thai: HbF (2g2), HbA (22).

 Người lớn: HbA, HbA2 ( 2d2), HbF.

Sự tổng hợp các chuỗi globin qua các giai đoạn phát triển

108

Hb A Hb A2 Hb F Cấu trúc α2β2 α2δ2 α2γ2

Tỷ lệ % 98 % 2 % 0.5 %

Hemoblobin người trưởng thành

Tính chất Hemoglobin

 Kết hợp khí: O2, CO2 (carbamin), CO (carboxy).

 Bị OXH: Tạo MetHb (nitrit, clorat, ferricyanua  Vitamin C điều trị).

 Enzyme: Peroxydase.

 Tính chất đệm.

110

Oxy & deoxyhemoglobin

Đường cong phân ly Oxygen-hemoglobin

 Khả năng vận chuyển O2 của Hb khác nhau ở các PO2 khác nhau.

 Dạng chữ S (Sigmoid shape)

 Gắn với 1 phân tử làm thuận việc gắn các phân tử tiếp theo.

 P 50 (áp lực riêng phần của O2 tại đó Hb bão hòa một nửa O2) 26.6mmHg.

112

Đường cong phân ly Hb-oxygen

Chức năng đệm của Hb

 Hb góp phần điều hòa thăng bằng acid- base

 Tổ chức HbO2  Hb + O2

Hb + H2CO3  HCO3- + HHb+

 Phổi

HHb+ + O2  H+ + HbO2 H+ + HCO3-  H2CO3

H2O CO2

114

Phân tử tương tự Hb

Myoglobin:

 Protein cơ, 2%.

 153 aa, 17KDa, 1 hem.

 Tương tự globin, xoắn a (75%), xoắn phải, 8 đoạn xoắn.

 Chuỗi aa quyết định đặc tính loài, có tương tự ở F4 và F8.

 Chỉ có 1 vị trí gắn O2. Xảy ra phân áp rất thấp.

 Tăng: NMCT (sau 1-3h, rất cao sau 5-12h, bình thường sau 18-30h); phá hủy cơ xương; bệnh thận.

Chương 4

Hóa học acid nucleic

116

HÓA HỌC